汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的研究

賴嘉濤

汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的研究

賴嘉濤

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章系統(tǒng)分析了汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的發(fā)展現(xiàn)狀、工作原理。該充放電指示燈控制裝置采用接口電路去采集發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的電壓信號(hào)，進(jìn)入單片機(jī)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，由單片機(jī)I/O口去控制指示燈LED的點(diǎn)亮或熄滅。此充放電指示燈控制裝置主要解決現(xiàn)在的裝置采用LED驅(qū)動(dòng)電路直接與發(fā)電機(jī)連接，指示燈經(jīng)常出現(xiàn)閃爍、微亮等問(wèn)題。

充放電指示燈；發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器；單片機(jī)；LED驅(qū)動(dòng)電路

CLC NO.: U463.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-43-03

引言

車用組合儀表貼片LED用于顯示發(fā)電機(jī)的充放電狀態(tài)，當(dāng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，LED熄滅，當(dāng)整車電源對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行充電時(shí)，LED點(diǎn)亮。該LED的理想工作電流為14mA～16mA，最大工作電流不能超過(guò)20mA。

傳統(tǒng)的充放電指示燈控制裝置中，紅色貼片LED直接連接發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器D+端口，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)會(huì)發(fā)電，D+端會(huì)輸出電壓，但各型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)D+端電壓不一致，導(dǎo)致充放電指示燈回路產(chǎn)生的電流不一，直接影響紅色LED發(fā)光強(qiáng)度，有很大一部分車存在啟動(dòng)后，LED不能熄滅，而是存在微亮的問(wèn)題。

本文提出的充放電指示燈控制裝置，發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器具有電壓取樣端功能，用于提供勵(lì)磁電流，并將電壓取樣端信號(hào)輸送到連接到組合儀表的信號(hào)采集電路；LED驅(qū)動(dòng)電路分別與信號(hào)采集電路、充放電指示燈連接，LED驅(qū)動(dòng)電路用于獲取所述信號(hào)采集電路的信息，并根據(jù)信號(hào)采集電路的信息控制充放電指示燈的亮滅。

1 傳統(tǒng)的充放電指示燈控制裝置

傳統(tǒng)的充放電指示燈控制裝置如圖l所示，其中，Excitation端連接發(fā)電機(jī)D+端，D1為開關(guān)二極管，其作用是防止外部電壓過(guò)高燒壞電路。R1為電流泄放電阻，其作用是電路斷電后，可以分掉LED上的殘留電流，避免LED誤亮。R2為勵(lì)磁電阻，提供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后可以發(fā)電。R3為限流電阻，但其限流大小取決于VCC_Ignition與Excitation的電壓差，一旦VCC_Ignition與Excitation的電壓不一致，在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，電壓差還可以產(chǎn)生LED點(diǎn)亮的電流，LED就不會(huì)熄滅。與正常情況下，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后LED就要熄滅不符。

圖1

圖2 為整車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，發(fā)電機(jī)D+端輸出電壓波形，即為儀表Excitation端的電壓，可見電壓波動(dòng)較大。由于現(xiàn)有充放電指示燈控制裝置是直接連接到發(fā)電機(jī)的，首整車電壓波動(dòng)影響較大，時(shí)常出現(xiàn)指示燈微亮或閃爍等問(wèn)題。

圖2

2 現(xiàn)有的充放電指示燈控制裝置

為解決傳統(tǒng)技術(shù)中的不足，設(shè)計(jì)了一種充放電指示燈控制裝置，見圖3。包括發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器，發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器具有電壓取樣端，電壓取樣端用于提供預(yù)激磁電流，裝置包括：充放電指示燈、LED驅(qū)動(dòng)電路、與發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端連接的信號(hào)采集電路；LED驅(qū)動(dòng)電路分別與所述信號(hào)采集電路、充放電指示燈連接，LED驅(qū)動(dòng)電路用于獲取所述信號(hào)采集電路的信息，并根據(jù)信號(hào)采集電路的信息控制充放電指示燈的亮滅。

圖3

如圖4所示，信號(hào)采集電路由勵(lì)磁電路與控制電路組成，其中，勵(lì)磁電路包括：勵(lì)磁電阻、與勵(lì)磁電阻的一端連接的整車電源VCC_ignition、與勵(lì)磁電阻的另一端連接的開關(guān)二極管D1；控制電路包括：第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第一分壓電阻R15、第二分壓電阻R16、肖特基二極管BAS70-04、控制器電源VCC。LED驅(qū)動(dòng)電路包括：儀表控制器、限流電阻R17。圖3所示的電路中，勵(lì)磁電阻由R1至R14串并聯(lián)電路組成（具體連接方式如圖3所示），勵(lì)磁電阻的阻值為：145.7歐姆；開關(guān)二極管D1為IN4007；發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端與電路中Excitation端口連接；單片機(jī)的I/O與電路中INT_MCU端連接。

DN1為肖特基二極管，可以將進(jìn)入單片機(jī)的電壓限制在-0.7V～（VCC+0.7）V，此電路中VCC為控制器電源VCC，具體值可以為5V；圖5所示的電路中，儀表控制器為單片機(jī)，單片機(jī)一個(gè)I/O與電路中INT_MCU端連接，單片機(jī)另一個(gè)I/O口與電路中LED_IN連接，充放電指示燈為D2，其額定電壓為2V，限流電阻R17的阻值可以為200歐姆。

圖4

在車輛不啟動(dòng)時(shí)，與發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端連接的Excitation端口輸出低電平（低電平的值小于1V），通過(guò)第一分壓電阻R15、第二分壓電阻R16，分壓到與單片機(jī)一個(gè)I/O口連接的INT_MCU端口電壓也是低電平，第一濾波電容C1起濾波作用，將進(jìn)入單片機(jī)信號(hào)中的交流電成分濾除掉，單片機(jī)接收到低電平，單片機(jī)另一個(gè)I/O與LED驅(qū)動(dòng)電路的LED_IN連接，此時(shí)單片機(jī)另一個(gè)I/O口輸出低電平，通過(guò)限流電阻R17可以將通過(guò)LED的電流限制在14mA左右，從而點(diǎn)亮充放電指示燈LED D2，表示蓄電池正在放電。

圖5

當(dāng)車輛啟動(dòng)后，與發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端連接的Excitation端口發(fā)電，輸出發(fā)電電壓13.5V（具體值由發(fā)電機(jī)的型號(hào)確定，可以為12±0.5V范圍內(nèi)任一值），通過(guò)第一分壓電阻R15（可以為33KΩ）、第一分壓電阻R16（可以為20KΩ），分壓到與單片機(jī)一個(gè)I/O口連接的INT_MCU端口電壓為3.25V以上（具體計(jì)算為：13.5V×20/（20+33）=5V），使單片機(jī)接收到高電平，單片機(jī)另一個(gè)I/O與LED驅(qū)動(dòng)電路的LED_IN連接，此時(shí)單片機(jī)另一個(gè)I/O口輸出高電平5V，通過(guò)限流電阻R17可以將通過(guò)LED的電流限制在14mA以下，從而熄滅充放電指示燈LED D2，表示蓄電池正在充電。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置，采用接口電路去采集發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的電壓信號(hào)，進(jìn)入單片機(jī)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，由單片機(jī)I/O口去控制指示燈LED的點(diǎn)亮或熄滅，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的采集精準(zhǔn)性，保證了單片機(jī)采集口的電壓信號(hào)的穩(wěn)定性，從而使LED指示燈的點(diǎn)亮和熄滅不會(huì)受發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器電壓波動(dòng)的影響，確保了指示燈不會(huì)出現(xiàn)微亮或閃爍等問(wèn)題。

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Research on control device of charging and discharging indicator lamp of automobile combination instrument

Lai Jiatao
( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper systematically analyzes the working principle of the development status, control device of automobile combined instrument charge and discharge lights. The discharge lamp control device adopts the interface circuit to collect the generator voltage regulator voltage signal into the microcontroller after analyzing the signal, the microcontroller I/O port to control the LED lights lit or extinguished. The charge and discharge instructions the lamp control device mainly solves the current device using LED drive circuit is directly connected with the generator, the indicating lamp frequently flashing, micro bright.

Charging and discharging indicator lamp; Generator voltage regulator; Singlechip; Led driver circuit

U463.7

A

1671-7988 (2017)16-43-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.016

賴嘉濤，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。